旋转式踢球装置及包括该装置的系统

摘要

本发明公开了一种旋转式踢球装置及包括该装置的系统，该装置包括：一基座、一上下滑动机构、一踢球机构和一复位反馈机构，该上下滑动机构包括：一第一固定板，与该基座滑动连接；一第一固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第一固定板上下滑动；该踢球机构包括：一转盘；一转盘驱动单元，固定于该第一固定板上；至少一个踢球棒，一端设于该转盘的圆弧侧面上；该复位反馈机构包括：一弹性横梁，沿垂直于该转盘旋转平面的方向固定于该第一固定板的上部；一踢完检测传感器，设于该弹性横梁的近反弹侧；一复位检测传感器，设于该弹性横梁的近复位侧。本发明成本低、体积小、重量轻、冲程远力量大、踢球周期短、耗能低且安装灵活。

权利要求

1.一种旋转式踢球装置，其特征在于，其包括：一基座、一上下滑动机构、一踢球机构和一复位反馈机构，该上下滑动机构包括：

一第一固定板，与该基座滑动连接，该第一固定板上设有多个铆扣，该基座上设有供该铆扣嵌入并滑动的铆扣滑槽；

一第一固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第一固定板上下滑动；

该上下滑动机构还包括一摆臂，该摆臂的一端固定于该第一固定板驱动单元的输出轴上，另一端上固定有一滑动插销，该第一固定板上设有一供该滑动插销嵌入并滑动的插销滑槽；

该踢球机构包括：

一转盘；

一转盘驱动单元，固定于该第一固定板上；

至少一个踢球棒，一端设于该转盘的圆弧侧面上；

该复位反馈机构包括：

一弹性横梁，沿垂直于该转盘旋转平面的方向固定于该第一固定板的上部；

一踢完检测传感器，设于该弹性横梁的近反弹侧；

一复位检测传感器，设于该弹性横梁的近复位侧。

2.如权利要求1所述的旋转式踢球装置，其特征在于，该铆扣排列为平行的两排，该基座上设有两个分别供每排铆扣嵌入并滑动的铆扣滑槽。

3.如权利要求1所述的旋转式踢球装置，其特征在于，该复位反馈机构还包括一弹簧，该弹簧一端固定于该第一固定板的上部，另一端固定于该转盘上，用于沿复位方向施力。

4.如权利要求1所述的旋转式踢球装置，其特征在于，该踢完检测传感器和复位检测传感器均为磁敏或碰触式传感器。

5.如权利要求1所述的旋转式踢球装置，其特征在于，该第一固定板驱动单元为一伺服电机。

6.如权利要求1所述的旋转式踢球装置，其特征在于，该转盘驱动单元为一减速电机。

7.如权利要求1所述的旋转式踢球装置，其特征在于，其还包括一左右滑动机构，该左右滑动机构包括：一固定于该第一固定板上的第二固定板，该第二固定板与基座滑动连接；

一第二固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第二固定板左右滑动。

8.如权利要求1或7所述的旋转式踢球装置，其特征在于，其还包括一前后滑动机构，该前后滑动机构包括：一固定于该第一固定板上的第三固定板，该第三固定板与基座滑动连接；

一第三固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第三固定板前后滑动。

9.一种包括如权利要求1所述的旋转式踢球装置的系统。

说明书

旋转式踢球装置及包括该装置的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种踢球装置，特别是涉及一种旋转式的踢球装置及包括该装置的系统。

背景技术

[0002] 在踢球装置领域中，现有的踢球装置结构非常烦杂、体积庞大、质量重，或者是踢球力度很小，或者是踢球周期很长。现有的踢球装置有例如：气罐活塞式、电磁式、齿条齿轮(半齿轮)式、丝杆挂扣式、撞击活页式，这些装置均存在以上所述的某些缺陷：气罐活塞式体积庞大、重量重、成本高、踢球周期长、踢球次数少、踢球力量小，并且踢球力量会随着踢球次数的增加而逐渐变得更小；电磁式虽然体积小重量轻，但是要求的电压高、充电时间长(踢球周期长)，而且踢球行程短力量小；齿条齿(轮齿轮)式结构复杂、体积庞大、重量重、踢球周期长、容易出现卡住故障、成本高；丝杆挂口式问题同上；撞击活页式体积大，踢球力量小。并且上述种种方式不易快速控制低平球和挑高球的弹射，即使使用也只能用在某些狭窄的专用领域，不利于推广。针对中小学教育和竞赛机器人，现在仍然没有能够起到实际作用的踢球装置。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术体积庞大、重量重、成本高、踢球周期长、踢球次数少、踢球力量小等缺陷，提供一种能够灵活安装于很小空间内、重量轻、踢球力量大且能够快速控制低平球或挑高球的旋转式踢球装置及包括该装置的系统。

[0004] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

[0005] 一种旋转式踢球装置，其特点在于，其包括：一基座、一上下滑动机构、一踢球机构和一复位反馈机构，

[0006] 该上下滑动机构包括：

[0007] 一第一固定板，与该基座滑动连接；

[0008] 一第一固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第一固定板上下滑动；

[0009] 该踢球机构包括：

[0010] 一转盘；

[0011] 一转盘驱动单元，固定于该第一固定板上；

[0012] 至少一个踢球棒，一端设于该转盘的圆弧侧面上；

[0013] 该复位反馈机构包括：

[0014] 一弹性横梁，沿垂直于该转盘旋转平面的方向固定于该第一固定板的上部；

[0015] 一踢完检测传感器，设于该弹性横梁的近反弹侧；

[0016] 一复位检测传感器，设于该弹性横梁的近复位侧。

[0017] 较佳地，该第一固定板上设有多个铆扣，该基座上设有供该铆扣嵌入并滑动的铆扣滑槽。

[0018] 较佳地，该铆扣排列为平行的两排，该基座上设有两个分别供每排铆扣嵌入并滑动的铆扣滑槽。

[0019] 较佳地，该上下滑动机构还包括一摆臂，该摆臂的一端固定于该第一固定板驱动单元的输出轴上，另一端上固定有一滑动插销，该第一固定板上设有一供该滑动插销嵌入并滑动的插销滑槽。

[0020] 较佳地，该复位反馈机构还包括一弹簧，该弹簧一端固定于该第一固定板的上部，另一端固定于该转盘上，用于沿复位方向施力。

[0021] 较佳地，该踢完检测传感器和复位检测传感器均为磁敏或碰触式传感器。

[0022] 较佳地，该旋转式踢球装置还包括一左右滑动机构，该左右滑动机构包括：

[0023] 一固定于该第一固定板上的第二固定板，该第二固定板与基座滑动连接；

[0024] 一第二固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第二固定板左右滑动。

[0025] 较佳地，该旋转式踢球装置还包括一前后滑动机构，该前后滑动机构包括：

[0026] 一固定于该第一固定板上的第三固定板，该第三固定板与基座滑动连接；

[0027] 一第三固定板驱动单元，固定于该基座上，用于驱动该第三固定板前后滑动。

[0028] 一种包括上述旋转式踢球装置的系统。

[0029] 本发明的积极进步效果在于：本发明具有成本低、体积小、重量轻、冲程远力量大、踢球周期短、耗能低、能快速控制高低踢球、安装灵活的显著优点，利于实用和推广，可用于各类机械系统、自动化系统、机器人研究和竞赛，尤其是中小学教育竞赛机器人。

附图说明

[0030] 图1为本发明的旋转式踢球装置的分解结构图。

[0031] 图2为本发明的旋转式踢球装置踢挑高球时的工作状态示意图。

[0032] 图3为本发明的旋转式踢球装置踢低平球时的工作状态示意图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

[0034] 本发明的旋转式踢球装置能够在机器人直径为18cm或22cm、重量在2.5KG以内，而球直径在7cm到9cm、重量在150G以内的足球赛机器人上得到广泛的实际应用。

[0035] 如图1所示，本发明的旋转式踢球装置主要包括：一基座10、一上下滑动机构、一踢球机构和一复位反馈机构。基座10固定于系统，例如机器人等。

[0036] 如图1-3所示，该上下滑动机构包括一第一固定板4和一第一固定板驱动单元，在本实施例中该第一固定板驱动单元为一伺服电机7。该第一固定板4与基座10之间为滑动连接，该滑动连接部分的具体结构为：该第一固定板4上设有多个铆扣6，而该基座10上设有供该铆扣6嵌入并滑动的铆扣滑槽5，其中在本实施例中，一共设置了四个铆扣，排列为相互平行且竖直的两排，相应地该基座上的铆扣滑槽也设计为竖直的两个，以供每一排铆扣在铆扣滑槽中上下滑动。伺服电机7，固定于该基座10上，用于驱动该第一固定板4及其上的其它部件通过上述铆扣及铆扣滑槽的连接结构相对于基座10一同上下滑动，该驱动部分的具体结构为：一摆臂8，一端固定于该伺服电机7的旋转盘式输出轴上，另一端上固定有一滑动插销9，而相应地该第一固定板4上设有一供该滑动插销9嵌入并滑动的插销滑槽14，且该插销滑槽14为水平方向。当伺服电机7的输出轴旋转时，通过摆臂8使滑动插销9在插销滑槽14中滑动，以对整个第一固定板4施加上下滑动的驱动力，使得第一固定板4按照需要快速上下滑动，从而控制踢球机构的离地距离，这就实现了对踢球位置的高低控制，进而实现低平球或挑高球式的踢球过程。

[0037] 仍如图1-3所示，该踢球机构为本发明的重点部分，其包括：一转盘驱动单元，在本实施例中为一减速电机3，固定于该第一固定板4上；一转盘2，固定于该减速电机3的输出轴上；至少一个踢球棒1，一端设于该转盘2的圆弧侧面上的安装孔中，其中该踢球棒1的具体数量可以根据不同的踢球需求来确定，在本实施例中，选择踢球棒1的数量为两个，且相互平行，即踢球双棒。每一次踢球动作开始前，两个踢球棒1都处于上一次踢球结束后的复位完成位置，即下文中将要描述的弹性横梁11的复位侧。当减速电机3运转时，带动转盘2旋转，而固定于转盘2上的两个踢球棒1便随之从复位完成位置开始高速大扭力旋转，在长冲程旋转后大力快速击球完成踢球动作。其中双棒的设计用于控制击球的精正度，即，平行对称的双棒在击球时同时触击球面，使得球飞出的轨迹线精确地位于双棒所确定的平面的垂直面上，也就是说，球飞出的轨迹线所在的平面与转盘的旋转平面精确平行，这就实现了踢球精正度的控制。另外，减速电机3在第一固定板4上的安装位置也是可以通过固定点处的滑槽结构在使用前加以调节的。

[0038] 具体的踢球状态如图2和图3所示。图2为挑高球的踢球状态。此时，伺服电机7驱动第一固定板4上的踢球机构降低高度，使得两个踢球棒1能够从较低的角度向外触击球体，从而踢出挑高球。而图3为低平球的踢球状态。此时，伺服电机7驱动第一固定板
4上的踢球机构提升高度，使得两个踢球棒1能够从较高的角度向外触击球体，从而踢出低平球。

[0039] 仍如图1-3所示，该复位反馈机构包括：一弹性横梁11，沿垂直于转盘旋转平面的方向固定于该第一固定板4的上部；一踢完检测传感器12，为磁敏或触碰式传感器，设于该弹性横梁11的近反弹侧；一复位检测传感器13，也为磁敏或触碰式传感器，设于该弹性横梁11的近复位侧；还可包括一小扭力弹簧，该弹簧一端固定于该第一固定板4的上部，另一端固定于该转盘2上，用于沿复位方向施力。该复位反馈机构的作用如下：两个踢球棒1在完成踢球动作后继续旋转，当旋转至临近弹性横梁11的反弹侧时，位于弹性横梁11的近反弹侧的踢完检测传感器12会检测确认两个踢球棒1已完成此次击球，从而卸掉此次的踢球驱动力以节约电力能源，并且这还可以保障整个装置不会因受力过大而受损；接着，失去驱动力的两个踢球棒1仍会继续旋转，直至旋转至弹性横梁11处被其反弹，这便实现了对此次踢球后的双棒的复位反推，有助于大大缩短踢球周期；在两个踢球棒1反弹旋转的过程中，减速电机3反向驱动旋转，并且该复位反馈机构还能通过反拉小扭力弹簧，回拉踢完球后失去驱动力的两个踢球棒1以进一步加快复位，缩短踢球周期；最后，当两个踢球棒1回转至临近弹性横梁11的复位侧时，位于弹性横梁11的近复位侧的复位检测传感器13会检测确认两个踢球棒已经完成此次快速复位，为下一次踢球做好准备。

[0040] 本发明并不局限于仅包含上下滑动机构的设计，还可将上述上下滑动机构衍生扩展为包括上下、左右、前后滑动机构的立体滑动机构，从而完成对踢球的高低、远近、左右角度的控制。该左右滑动机构可以包括：例如，一固定于第一固定板4上的第二固定板，与基座10滑动连接；一第二固定板驱动单元，固定于该基座10上，用于驱动该第二固定板左右滑动。该前后滑动机构可以包括：例如，一固定于第一固定板4上的第三固定板，与基座10滑动连接；一第三固定板驱动单元，固定于该基座10上，用于驱动该第三固定板前后滑动；其中，这里的第二和第三固定板驱动单元均可为一伺服电机。

[0041] 综上所述，本发明具有低成本，体积小，重量轻，冲程远，力量大，踢球周期短，耗能低，能快速控制高低踢球，安装灵活的显著优点。在实用和推广方面有显著进步。可用于各类机械系统，自动化系统，机器人研究和竞赛，尤其是中小学教育竞赛机器人。

[0042] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。